СТЕРЕОГРАФИКА

Д. Харитонов (ИАПУ), В. Болотов, Е. Тихомиров (курсант ДВГМА)
 Корни стереографики уходят к экспериментам, проводимым в конце 50-х гг. Беллой Джулез, исследователем из лаборатории Велл в Нью Джерси, которая создала компьютерные точечные штампы для тестирования оптических иллюзий, создаваемых при взаимодействии глаз и мозга. При помощи специальных очков рассматривались пары картинок. До 1979 года коллеги Беллы искали способ комбинирования двух картинок в одну и пытались таким образом создать 3-х мерное изображение, видимое невооруженным глазом. Это удалось только с появлением персональных компьютеров, способных манипулировать комплексом цветных картин, создающих иллюзию, пригодную для массового производства.

Gase-Grase (стереомания) впервые пронеслась по Японии в 1992 году. Годом позже в США была издана книга по стереограммам “Magic Eуe” (“Волшебный глаз”), вскоре за ней последовало еще 2 издания, с тех пор они возглавили его. Теперь невозможно остановить распространение увлечением оптическими иллюзиями. Сейчас триада книг из серии “Magic Eye” возглавляет список  бестселлеров в Великобритании и Германии. Австралийцы раскупили 3300 000 книг за 4 месяца, а бразильцы 140 000 за 8 недель.

Стереограмма - мания, причуда для людей всех возрастов. Чем она привлекает? В абстрактных цветовых или черно-белых штрихах прячутся образы: космические корабли, динозавры, спортивные фигурки. Если правильно на них смотреть, то они внезапно отделяются от плоскости 2-мерного изображения и видятся остро и осязаемо - в 3-х мерном рельефе.

Сейчас они встречаются повсюду. В Японии стереограммы печатают на майках, галстуках, фартуках, коробках для карандашей, полотенцах, сумках. В книжках - головоломках. “Пепси-кола” помещает стереограммы на бутылки и баночки, продаваемые в Великобритании. “Колорада Блу Маунтин Атс” печатает почти миллион стереограмм в месяц на поздравительных открытках. Во многих странах на улицах продаются пиратские издания, показывающие отдельно образ, который вы должны увидеть на картинке.

Естественно, занимаясь компьютерной графикой, ее применением в технике и искусстве мы не могли пройти мимо данного явления. В начале, используя рекурсивные циклы системы “Вектор” удалось научиться создавать стерео-орнаменты (рис.1), распадающиеся при стерео-настрое на 3-х мерные образы. Сетки заданы таким образом, что при определенном рассмотрении можно получить эффект объемного видения. Для этого надо смотреть вдаль как бы сквозь рисунок. Правый глаз при этом видит правую картинку стереопары, а левый - левую. Поначалу это может не получиться. Попробуйте слегка развести глаза и, меняя расстояние до картинки, поймать стереоэффект.

Затем была написана специальная программа по созданию стереокартин, состоящих на первый взгляд из неупорядоченных точек, отрезков прямых и кривых линий. Геометрические образы подготавливаются (лучше всего) в CorelDraw и закрашиваются чистыми цветами. При ее преобразовании в стереокартину этим цветам назначается та или иная глубина. Образы в стереокартине получаются плоскими. Можно получить и пространственный образ, но для этого необходима более скрупулезная работа. Для преобразования простых образов в их стереокартины подобная программа (фильтр) имеется и в системе PhotoShop. Однако, для получения качественных стереокартин требуются более сложные программы, написанные специально для этих целей по специальному заказу и, как правило, такие программы не распространяются.

После приобретения опыта создания стереокартин в ДВГМА была проведена их выставка и проведено тестирование среди курсантов. С задачей увидеть стерео-картину курсанты справились с первого раза не все. Лучший результат у курсантов первого курса, более скромный результат у курсантов 5-го курса (10 %) - видать за пять лет им действительно “достается”.

Стерео-изображения интересны не только в художественно-эстетическом плане. С помощью стерео-эффектов можно создавать учебники, плакаты, фильмы, где пространственные объекты более наглядны. Это особенно полезно при изучении начертательной геометрии, учебники которой со стерео-эффектом уже есть. Их просмотр осуществляется с помощью специальных очков. В морской практике стереоэффект может встретиться самым неожиданным образом, например, суда находятся на встречном курсе, а стереопары могут создать обратный эффект. Поэтому не исключено, что некоторые трагедии на море могли случится по вине стереоэффекта, созданного природой и “способностями” человека. Поэтому судоводителю полезно научиться видеть такие картинки (чтобы отличить стереоэффект от действительной ситуации и наоборот).

Явление стереоэффекта возникает благодаря тому, что человек воспринимает мир глазами, неспособными к непосредственному восприятию трёхмерного мира. Трёхмерность мира создается воображением человека из двух картин, воспринимаемых каждым из глаз. Причём расстояние - основной параметр объёмного изображения - проявляется через угол расхождения элементов картинок. Если сделать фотоаппаратом два снимка одного и того же предмета, но перед второй съемкой фотоаппарат переместить на несколько сантиметров в сторону, то из полученных снимков можно получить стереоизображение снятого предмета, если смотреть через специальный прибор, где каждый глаз видит только своё изображение.

Для стереографики, где всего одно изображение для обоих глаз - плоская картинка, исходное изображение должно обладать свойством инвариантности относительно угла рассмотрения его глазами:

Приведённый рис.1 показывает, что при построении стереографической картинки образ распадается на три части: две из которых видны только левым или правым глазом, а одна - обоими глазами. Именно это свойство зрения и позволяет появляться стереоэффекту - изображение, видимое только левым глазом, является исходным образом, который периодически трансформируясь (сжимаясь и растягиваясь по горизонтали) заполняет всю стереокартинку.
На рис. 2 показаны правила построения изображений.

В компьютерной графике, где единицей изображения является точка, согласно такому правилу построения естественно получается, что точка исходного рисунка на стереокартинке формируется из двух соответствующих точек, отстоящих друг от друга на расстояние, отвечающее за удалённость исходной точки за стереокартинку. В принципе также строятся и стереокартинки, исходный образ которых ближе чем картинка.

Если исходный образ проквадрировать, то есть разбить на плоские участки, параллельные стереокартинке, то точки, соответствующие одной исходной станут просто одинаковыми, если же исходное изображение не квадрировать, то надо учитывать, что каждый из глаз смотрит под своим определённым углом и, поэтому точке стереокартинки соответствуют различные участки исходного изображения, соответственно цвет точек может получиться разным.
Приведённые доводы показывают, что произвольное фотографическое изображение не может быть преобразовано в стереокартинку, что однако не снижает интереса к стереоизображениям как к искусству.